[发明专利]超声换能器的动态支路电流的控制方法及超声波手术系统

说明书

本申请涉及一种超声换能器的动态支路电流的控制方法、装置、超声波手术系统、计算机设备和存储介质，所述方法包括：获取输入到超声换能器的第一驱动信号，第一驱动信号包括第一驱动电流和第一驱动电压、第一驱动频率；获取超声换能器的静态电容；根据第一驱动电流和第一驱动电压、第一驱动频率以及静态电容对第一驱动信号进行调整，以通过调整第一驱动信号的方式对动态支路电流进行控制。上述方法无需使用匹配电感器即可实现超声换能器的动态支路电流的精确控制，提高了应用包含超声换能器的超声波手术系统的手术效果一致性和稳定性。

技术领域

本申请涉及外科医疗器械技术领域，特别是涉及一种超声换能器的动态支路电流的控制方法、装置、超声波手术系统、计算机设备和存储介质。

背景技术

当前超声外科装置，如超声切割止血刀，通过超声换能器将电能转换为高频机械振动，完成软组织的切割，同时实现手术过程中的止血或凝固，对比传统电外科，超声换能器具有温度低、焦痂少、热损伤低并且无电气直接连接、无漏电等优点，因而被广泛使用在外科手术中。

超声外科系统主要是由带超声换能器的手柄、具有端部执行器完成切割和密封组织的器械、能量发生器(主机)以及脚踏激发开关等构成。其中超声换能器的等效电路模型，可以包括带有静态电容的第一支路，以及具有电容、电感、电阻三者相串联的第二支路，该第二支路具有电机械特性且第二支路也可称为“动态支路”。超声换能器的等效电路模型中，第一支路和第二支路在电路上为并联关系。目前的能量发生器可包括匹配电感器，该电感器的作用是，使得在超声换能器第二支路的串联谐振频率下，第一支路的静态电容和能量发生器内的匹配电感实现并联谐振，从而使得能量发生器的输出电流全部流入到第二支路。

目前能量发生器的匹配电感器需要在第二支路的串联谐振频率下实现与第一支路的静态电容实现并联谐振，但超声换能器实际工作时，第二支路的串联谐振频率是在动态变化的，其变化范围最大可能是2kHz；而第一支路的静态电容，因为温度的变化以及反复使用老化的影响，其电容值也不是固定的。此外，匹配电感器，在实际工程中电感误差范围是±5%；这样如上三个变化的因素，会导致匹配电感器在实际使用中，和第一支路的静态电容，在谐振频率下无法达到真正的并联谐振。其带来的结果是：动态支路的电流幅值小于能量发生器的控制输出的电流幅值，并且该电流幅值的偏差不是固定的，无法预测和补偿；临床表现上是，切割变慢无法正常分离组织或者凝闭效果不佳，影响手术效果。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种超声换能器的动态支路电流的控制方法、装置、超声波手术系统、计算机设备和存储介质，无需使用匹配电感器即可实现超声换能器的动态支路电流的精确控制，提高了应用包含超声换能器的超声波手术系统的手术效果一致性和稳定性。

一种超声换能器的动态支路电流的控制方法，包括：获取输入到超声换能器的第一驱动信号，第一驱动信号包括第一驱动电流和第一驱动电压、第一驱动频率；获取超声换能器的静态电容；根据第一驱动电流和第一驱动电压、第一驱动频率以及静态电容对第一驱动信号进行调整，以通过调整第一驱动信号的方式对动态支路电流进行控制。

在其中一个实施例中，根据第一驱动电流和第一驱动电压、第一驱动频率以及静态电容对第一驱动信号进行调整的步骤，包括：获取第一驱动电流和第一驱动电压的第一相位差；获取超声换能器的预估的第二相位差，预估的第二相位差通过第一驱动电流、第一驱动电压、第一驱动频率以及静态电容确定；基于第一相位差和预估的第二相位差对第一驱动信号进行调整。

在其中一个实施例中，获取超声换能器的预估的第二相位差的步骤，包括：获取第一驱动电压、第一驱动频率以及静态电容的第一乘积；获取第一乘积与第一驱动电流的比值；根据比值获取预估的第二相位差。

在其中一个实施例中，基于第一相位差和预估的第二相位差对第一驱动信号进行调整的步骤，包括：获取动态支路的设定幅值；获取动态支路的电流幅值，电流幅值通过第一驱动电流和预估的第二相位差确定；根据第一相位差、预估的第二相位差以及设定幅值、电流幅值对第一驱动信号进行调整。